概括性卡諾循環(huán)是什么 卡諾循環(huán)的基本原理

墨花飄香2022-07-27 20:09:473045

誰(shuí)有化工熱力學(xué)名詞解釋,何為卡諾循環(huán)?卡諾定理是什么?卡諾循環(huán)是什么,說(shuō)明白些?怎樣計(jì)算概括性卡諾循環(huán)的熱效率?什么是卡諾循環(huán)?卡諾循環(huán)效率公式是什么?

本文導(dǎo)航

化工熱力學(xué)手冊(cè)

第一章

1.①熱能動(dòng)力裝置:從燃料燃燒中得到熱能,以及利用熱能所得到動(dòng)力的整套設(shè)備(包括輔助設(shè)備)統(tǒng)稱熱能動(dòng)力裝置

②工質(zhì):實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)叫做工質(zhì)

2.高溫?zé)嵩矗汗べ|(zhì)從中吸取熱能的物系叫做熱源,或稱高溫?zé)嵩?/p>

3.低溫?zé)嵩矗航邮芄べ|(zhì)排出熱能的物系叫冷源,或稱為低溫?zé)嵩?/p>

4.熱力系統(tǒng):被人為分割出來(lái)作為熱力學(xué)分析對(duì)象的有限物質(zhì)系統(tǒng)叫做熱力系統(tǒng)

5.閉口系統(tǒng)(控制質(zhì)量):一個(gè)熱力系統(tǒng)如果只和外界只有能量交換而無(wú)物質(zhì)交換,則該系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)

6.開口系統(tǒng)(控制體):如果熱力系統(tǒng)和外界不僅有能量交換而且有物質(zhì)交換,則該系統(tǒng)叫做開口系統(tǒng)

7.絕熱系統(tǒng):當(dāng)熱力系統(tǒng)和外界間無(wú)熱量交換時(shí),該系統(tǒng)就稱為絕熱系統(tǒng)

8.孤立系統(tǒng):當(dāng)一個(gè)熱力系統(tǒng)和外界既無(wú)能量交換又無(wú)物質(zhì)交換時(shí),則該系統(tǒng)稱為孤立系統(tǒng)

9.表壓力:工質(zhì)的絕對(duì)壓力高于環(huán)境壓力時(shí),絕對(duì)壓力與環(huán)境壓力之差稱為表壓力

10.真空度:工質(zhì)的絕對(duì)壓力低于環(huán)境壓力時(shí),環(huán)境壓力與絕對(duì)壓力之差稱為真空度

11.技術(shù)功:機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)上可以利用的功,稱為技術(shù)功。

12.可逆過(guò)程:完成某一過(guò)程后工質(zhì)可以沿著相同的路徑逆行而回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài),并使相互作用所設(shè)計(jì)到的外界也回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài),而不留下任何改變,則這一過(guò)程成為可逆過(guò)程。

13.不可逆過(guò)程:完成某一過(guò)程后工質(zhì)可以沿著相同的路徑逆行而回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài),并使相互作用所設(shè)計(jì)到的外界也回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài),而不留下任何改變,若不滿足上述條件則稱為不可逆過(guò)程。

14.準(zhǔn)平衡過(guò)程:過(guò)程進(jìn)行的相對(duì)緩慢,工質(zhì)在平衡被破環(huán)后自動(dòng)恢復(fù)平衡所需的時(shí)間很短,工質(zhì)有足夠的時(shí)間來(lái)恢復(fù)平衡,隨時(shí)都不致顯著偏離平衡狀態(tài),那么這樣的過(guò)程就稱為準(zhǔn)平衡過(guò)程。它是無(wú)限接近于平衡狀態(tài)的過(guò)程。

15.平衡狀態(tài):一個(gè)熱力系統(tǒng)如果不受外界影響的條件下,系統(tǒng)的狀態(tài)能夠始終保持不變,則系統(tǒng)的這種狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。

16.正循環(huán):工質(zhì)在循環(huán)中消耗機(jī)械能(或其他能量)從高溫?zé)嵩次鼰?,向低溫?zé)嵩捶艧?,獲取凈熱量的過(guò)程稱為正循環(huán)。

17.逆循環(huán):工質(zhì)在循環(huán)中消耗機(jī)械能(或其他能量)把熱量從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩吹倪^(guò)程稱為逆循環(huán)

第二章

1. 熱力學(xué)第一定律:自然界中的一切物質(zhì)都具有能量,能量不可能被創(chuàng)造,也不可能被消滅,但能量可以從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài),且在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量的總量保持不變。

2. 總能(總存儲(chǔ)能):物體所具有的宏觀運(yùn)動(dòng)速度而具有的動(dòng)能(內(nèi))和因不同的高度而具有的位能(外能)的總和叫做工質(zhì)的總儲(chǔ)存能,簡(jiǎn)稱總能

3. 推動(dòng)功:工質(zhì)在開口系統(tǒng)中流動(dòng)而傳遞的功稱為推動(dòng)功

4. 流動(dòng)功:系統(tǒng)為維持工質(zhì)流動(dòng)所需的功稱為流動(dòng)功

5. 熱力學(xué)能:分子間的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,分子間的相互作用的內(nèi)位能以及維持分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)能和原子核內(nèi)部的原子能,以及電磁場(chǎng)作用下的電磁能等一起構(gòu)成熱力學(xué)能。

6. 膨脹功:工質(zhì)在汽缸中可逆膨脹,推動(dòng)活塞上各種反力所做的功稱為膨脹功

7. 焓:工質(zhì)在流動(dòng)過(guò)程中不斷變化過(guò)程中的熱力學(xué)能和推動(dòng)功之和稱為焓

8. 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流:當(dāng)流動(dòng)系統(tǒng)中(包括進(jìn)出、口截面上)各點(diǎn)的熱力學(xué)狀態(tài)及流動(dòng)情況(流速、流向)不隨時(shí)間變化時(shí),稱系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流。

第三章

1. 理想氣體:分子間是彈性的、不具體積的質(zhì)點(diǎn),分子間相互沒(méi)有作用力的氣體稱為理想氣體

2. 定壓比熱容:1kg物質(zhì)在壓力不變的條件下,溫度升高1K所需的熱量稱為定壓比熱容

3. 定容比熱容:1kg物質(zhì)在體積不變的條件下,溫度升高1K所需的熱量稱為定容比熱容

第五章

1. 熱力學(xué)第二定律(克勞修斯說(shuō)法):熱不可能自發(fā)地、不付出代價(jià)地從低溫物體傳至高溫物體

2. 熱力學(xué)第二定律(開爾文說(shuō)法):不可能制造出從單一熱源吸熱、使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)

3. 概況性卡諾循環(huán):雙熱源間的極限回?zé)嵫h(huán)稱為概括性卡諾循環(huán)

4. 孤立系統(tǒng)的熵增原理:孤立系統(tǒng)中的各種不可逆因素表現(xiàn)為系統(tǒng)的機(jī)械功損失,產(chǎn)生機(jī)械功不可逆地轉(zhuǎn)化為熱的效果,使孤立系統(tǒng)的熵增大。稱為孤立系統(tǒng)的熵增原理。

5. 壓縮因子(壓縮系數(shù)):實(shí)際氣體偏離理想氣體的程度,稱為壓縮因子或壓縮系數(shù)。(Z值不僅與氣體種類有關(guān),而且還隨壓力P和溫度T而變化)

第七章

1. 飽和水:不含蒸汽的液態(tài)水也即飽和水

2. 濕飽和蒸汽:蒸氣和水的混合物稱為濕飽和蒸汽

3. 干飽和蒸汽(飽和蒸汽):水全部變成蒸汽,這個(gè)時(shí)候的蒸汽稱為干飽和蒸汽

4. 過(guò)熱蒸汽:對(duì)飽和蒸汽繼續(xù)定壓加熱,蒸汽溫度升高比體積增大,此時(shí)的蒸汽稱為過(guò)熱蒸汽

5. 飽和狀態(tài):液態(tài)水和蒸汽處于動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)

6. 飽和溫度:處于飽和狀態(tài)的汽、液的溫度相同稱為飽和溫度。

7. 飽和壓力:處于飽和狀態(tài)的蒸汽的壓力稱為飽和壓力

8. 過(guò)冷水:水溫低于飽和溫度時(shí)稱為過(guò)冷水或未飽和水

9. 過(guò)熱度:溫度超過(guò)飽和溫度之值稱為過(guò)熱度

10.汽化潛熱:1kg質(zhì)量的某種液相物質(zhì)在汽化過(guò)程中所吸收的熱量。簡(jiǎn)稱汽化潛熱。

第八章

1.絕熱滯止過(guò)程:氣體在絕熱流動(dòng)過(guò)程中,因受到某種物體的阻礙流速降低為零的過(guò)程稱為絕熱滯止過(guò)程。

2.絕熱節(jié)流:流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),有時(shí)流經(jīng)閥門、孔板等設(shè)備,由于局部阻力,使流體壓力降低,這種現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象,若在節(jié)流過(guò)程中流體與外界沒(méi)有熱量交換就稱為絕熱節(jié)流,也簡(jiǎn)稱節(jié)流。

2.馬赫數(shù):氣體的流速與當(dāng)?shù)芈曀俚谋戎捣Q為馬赫數(shù)

3.噴管

4.擴(kuò)壓器:緊隨透平或壓氣機(jī)葉片之后的通流面積逐漸擴(kuò)大的,使工質(zhì)流速降低以提高工質(zhì)靜壓的通道結(jié)構(gòu)。

3.絕熱效率:

第十三章

1. 濕空氣:含有水蒸氣的空氣

2. 干空氣:完全不含水蒸氣的空氣稱為干空氣

3. 相對(duì)濕度:濕空氣中水蒸氣的分壓力與同一溫度、同樣總壓力的飽和濕空氣中水蒸氣的分壓力比值,稱為相對(duì)濕度。

4. 絕對(duì)濕度:?jiǎn)挝惑w積濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量

5. 含濕量:1kg干空氣所帶有的水蒸氣的質(zhì)量成為含濕量(又稱比濕度)

6. 飽和濕空氣:干空氣和飽和水蒸氣組成的濕空氣稱為飽和濕空氣

7. 露點(diǎn):若水蒸氣的含量保持一定,分壓力Pv不變而溫度逐漸降低,狀態(tài)點(diǎn)將沿著定壓冷卻線A-B與飽和蒸汽線相交于B,也達(dá)到了飽和狀態(tài),繼續(xù)冷卻就會(huì)結(jié)露,B點(diǎn)的溫度稱為露點(diǎn)。

卡諾循環(huán)由哪幾個(gè)過(guò)程組成

在19世紀(jì)上半葉,人們從理論上研究如何提高熱機(jī)效率。1824年,法國(guó)青年工程師卡諾,提出了一種理想熱機(jī)。這種熱機(jī)的工質(zhì)只與兩個(gè)恒溫?zé)嵩唇粨Q能量,并且不存在散熱、漏氣和摩擦等因素,稱為卡諾熱機(jī),其循環(huán)稱為卡諾循環(huán)??ㄖZ循環(huán)在理論上指出了提高熱機(jī)效率的可靠途徑,并由此奠定了熱力學(xué)第二定律的基礎(chǔ)。      

卡諾循環(huán)由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成,

以理想氣體為工作物質(zhì)的可逆卡諾循環(huán),其熱效率僅取決于高溫及低溫兩個(gè)熱源的溫度。以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ),可以將之推廣為適用于任意可逆循環(huán)的普遍結(jié)論,稱為“卡諾定理”??ㄖZ定理在導(dǎo)出熱力學(xué)第二定律的普遍判據(jù)--狀態(tài)函數(shù) "S"--中具有重要作用。 熱力學(xué)第二定律否定了第二類永動(dòng)機(jī),效率為1的熱機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的,那么熱機(jī)的最高效率可以達(dá)到多少呢?從熱力學(xué)第二定律推出的卡諾定理正是解決了這一問(wèn)題??ㄖZ認(rèn)為:“所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的熱機(jī),其效率都不能超過(guò)可逆機(jī)” ,這就是卡諾定理。

卡諾循環(huán)是正循環(huán)還是逆循環(huán)

卡諾循環(huán)(Carnot cycle) 是由法國(guó)工程師尼古拉·萊昂納爾·薩迪·卡諾于1824年提出的,以分析熱機(jī)的工作過(guò)程,卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟: 等溫膨脹, 絕熱膨脹,等溫壓縮,絕熱壓縮。即理想氣體從狀態(tài)1(P1,V1,T1)等溫膨脹到狀態(tài)2(P2,V2,T2),再?gòu)臓顟B(tài)2絕熱膨脹到狀態(tài)3(P3,V3,T3),此后,從狀態(tài)3等溫壓縮到狀態(tài)4(P4,V4,T4),最后從狀態(tài)4絕熱壓縮回到狀態(tài)1。這種由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程所構(gòu)成的循環(huán)成為卡諾循環(huán)。

  卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟:等溫膨脹,在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)從環(huán)境中吸收熱量; 絕熱膨脹,在這 卡諾循環(huán)ts圖個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功; 等溫壓縮,在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)向環(huán)境中放出熱量; 絕熱壓縮,系統(tǒng)恢復(fù)原來(lái)狀態(tài),在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作負(fù)功??ㄖZ循環(huán)可以想象為是工作與兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程,其高溫?zé)嵩吹臏囟葹門1,低溫?zé)嵩吹臏囟葹門2。這一概念是1824年N.L.S.卡諾在對(duì)熱機(jī)的最大可能效 率問(wèn)題作理論研究時(shí)提出的。卡諾假設(shè)工作物質(zhì)只與兩個(gè)恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量,沒(méi)有散熱、漏氣、摩擦等損耗。為使過(guò)程是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程,工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰釕?yīng)是無(wú)溫度差的等溫膨脹過(guò)程,同樣,向低溫?zé)嵩捶艧釕?yīng)是等溫壓縮過(guò)程。因限制只與兩熱源交換熱量,脫離熱源后只能是絕熱過(guò)程。作卡諾循環(huán)的熱機(jī)叫做卡諾熱機(jī)[1]。

熱力循環(huán)熱效率的計(jì)算公式推導(dǎo)

卡諾正循環(huán)對(duì)外做功。因?yàn)檎h(huán)時(shí),氣缸內(nèi)氣體沿溫度較高的等溫線膨脹,而沿溫度較低的等溫線壓縮,因此膨脹時(shí)作用在活塞上的力較大,壓縮時(shí)作用在活塞上的力較小,完成一個(gè)循環(huán)對(duì)外作正功。

卡諾循環(huán)四個(gè)過(guò)程圖解

卡諾循環(huán)(Carnot cycle) 是只有兩個(gè)熱源(一個(gè)高溫?zé)嵩礈囟萒1和一個(gè)低溫?zé)嵩礈囟萒2)的簡(jiǎn)單循環(huán)。由于工作物質(zhì)只能與兩個(gè)熱源交換熱量,所以可逆的卡諾循環(huán)由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成。

卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟: 等溫吸熱,;絕熱膨脹,等溫放熱,絕熱壓縮。即理想氣體從狀態(tài)1(P1,V1,T1)等溫吸熱到狀態(tài)2(P2,V2,T2),再?gòu)臓顟B(tài)2絕熱膨脹到狀態(tài)3(P3,V3,T3),此后,從狀態(tài)3等溫放熱到狀態(tài)4(P4,V4,T4),最后從狀態(tài)4絕熱壓縮回到狀態(tài)1。

擴(kuò)展資料:

一、卡諾循環(huán)效率一致

可以證明,以任何工作物質(zhì)作卡諾循環(huán),其效率都一致;還可以證明,所有實(shí)際循環(huán)的效率都低于同樣條件下卡諾循環(huán)的效率,也就是說(shuō),如果高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟却_定之后卡諾循環(huán)的效率是在它們之間工作的一切熱機(jī)的最高效率界限。

因此,提高熱機(jī)的效率,應(yīng)努力提高高溫?zé)嵩吹臏囟群徒档偷蜏責(zé)嵩吹臏囟?,低溫?zé)嵩赐ǔJ侵車h(huán)境,降低環(huán)境的溫度難度大、成本高,是不足取的辦法?,F(xiàn)代熱電廠盡量提高水蒸氣的溫度,使用過(guò)熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī),正是基于這個(gè)道理。

二、卡諾意義

卡諾的研究具有多方面的意義。他的工作為提高熱機(jī)效率指明了方向;他的結(jié)論已經(jīng)包含了熱力學(xué)第二定律的基本思想,只是熱質(zhì)觀念的阻礙,他未能完全探究到問(wèn)題的最終答案。由于卡諾英年早逝,他的工作很快被人遺忘。

后來(lái),由于法國(guó)工程師克拉珀瓏(B.P.E.Clapeyron,1799—1864)在1834 年的重新研究和發(fā)展,卡諾的理論才為人們所注意。

克拉珀瓏將卡諾循環(huán)在一種“壓(力)-容(積)圖”上表示出來(lái),并證明卡諾熱機(jī)在一次循環(huán)中所做的功,其數(shù)值恰好等于循環(huán)曲線所圍的面積??死戥嚨墓ぷ鳛榭ㄖZ理論的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。

參考資料來(lái)源:百度百科-卡諾循環(huán)

卡諾循環(huán)的基本原理

卡諾循環(huán)熱效率公式:ηc=1-T2/T1。

卡諾循環(huán)(Carnot cycle) 是只有兩個(gè)熱源(一個(gè)高溫?zé)嵩礈囟萒1和一個(gè)低溫?zé)嵩礈囟萒2)的簡(jiǎn)單循環(huán)。由于工作物質(zhì)只能與兩個(gè)熱源交換熱量,所以可逆的卡諾循環(huán)由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成。

卡諾循環(huán)是由法國(guó)工程師尼古拉·萊昂納爾·薩迪·卡諾于1824年提出的,以分析熱機(jī)的工作過(guò)程,卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟: 等溫吸熱,;絕熱膨脹,等溫放熱,絕熱壓縮。

即理想氣體從狀態(tài)1(P1,V1,T1)等溫吸熱到狀態(tài)2(P2,V2,T2),再?gòu)臓顟B(tài)2絕熱膨脹到狀態(tài)3(P3,V3,T3),此后,從狀態(tài)3等溫放熱到狀態(tài)4(P4,V4,T4),最后從狀態(tài)4絕熱壓縮回到狀態(tài)1。這種由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程所構(gòu)成的循環(huán)稱為卡諾循環(huán)。

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